왜 석탄 손실-그것은 복구 할 수 있습니다–
전력 부문의 석탄 화상은 절벽에서 떨어졌습니다. 수요는 2007 년 10 억 4500 만 톤으로 정점에 달했다. 미국 에너지 정보청은 2020 년 소비량이 3 억 7,700 만 톤이 될 것으로 예상하고 있으며,이는 10 년이 조금 넘는 기간 동안 64%하락할 것으로 예상하고 있습니다.
유럽 경제 협회는 2021 년(4 억 6 천 2 백만 톤)에 완만 한 반등을 예상하고 있지만,낮은 천연 가스 가격,더 많은 석탄 발전소 은퇴 및 코로나 경기 침체와 같은 기본 사항은 이에 반대합니다. 무디스의 투자자 서비스는 열 석탄 수요에서”최소한의 미래 회복”이있을 것이며 소비는”2020 년대에 크게 떨어질 것”이라고 믿는다.
전력 석탄 화상이 안정되고 회복이 훨씬 줄어들 가능성은 무엇입니까? 이 질문에 답하기 위해서는 석탄이 왜 지금까지 떨어 졌는지 이해하는 것이 필수적입니다. 순환 한 이유 중 일부는 환경 규칙,기후 문제 및 재생 가능한 보조금,즉”석탄과의 전쟁”을 포함합니다.”
이러한 문제가 마진에 영향을 미쳤지 만,주요 요인은 연료 가격,발전소 열효율 및 운영 비용과 같은 더 평범하고 근본적인 요소입니다. 그리고 아래에서 논의 된 바와 같이,각 지역의 석탄의 천적은 천연 가스였습니다.
연료 가격
석탄은 사용하기 쉬운 연료가 아닙니다. 액체 또는 기체 연료보다 부피가 크고 더럽고 연소하기가 더 어렵습니다. 표준 산업 참조,증기:그것의 생성 및 사용 밥콕&윌콕스(주)에 의해 출판.”주요 화석 연료 중 석탄은 또한 가장 복잡하고 번잡합니다.”
석탄에 대 한 구원의 은혜는 풍부 하 고 저렴 한 되었습니다. 풍요 로움은 남아 있지만 천연 가스에 대한 석탄의 비용 우위는 파쇄 혁명으로 인해 급격히 악화되었습니다. 파쇄는 방향성 시추 및 3 차원 지진학과 같은 다른 기술과 결합하여 셰일 및 타이트한 구조물에서 가스를 예측 가능하고 저렴한 프로세스로 만들었습니다.
단단한 구조물로 인한 가스 공급량은 2007 년의 거의 중요하지 않은 것에서 2018 년의 모든 가스 공급량의 60%로 증가했습니다. 꽉 가스의 홍수는 낮은 가격을 동반하고있다. 예를 들어,그림 1 은 2012 년 이후 모든 석탄 퇴직의 4 분의 1 이상을 차지한 지역인 동북중앙 인구조사부의 유틸리티 발전소에 공급되는 천연 가스의 가격 추세를 보여줍니다. 2007 년부터 2019 년까지이 지역의 평균 전달 천연 가스 가격은 65%감소했습니다.
- 가장 효율적인 20 개 단위(2017 년 산업 분석 결과)의 열 속도,주로 초 임계 플랜트-미국 킬로와트 당 9,515 열량
- 주로 아 임계 기술을 반영하는 2018 년 함대 평균 열량—킬로와트 당 10,015 열량
- 오래되고 비효율적 인 단위의 대표 열량-킬로와트 당 12,000 열량
사실 미국의 국내 석탄 함대는 오래되고 주로 비효율적 인 아 임계 보일러를 사용합니다. 함대의 골동품 상태는 50 년 전으로 거슬러 올라가는 시장 개발 때문입니다. 1970 년대에 과도한 석탄 용량은 결코 도착하지 않은 급속한 수요 증가를 예상하여 건설되었습니다. 1990 년대에 새로운 용량 시장이 부활했을 때 대부분의 플랜트는 가스 연소 기술의 낮은 자본 비용과 짧은 건설 시간에 매료 된 독립적 인 운영자에 의해 건설되었습니다. 그 결과 1986 년 이후 석탄 용량이 거의 건설되지 않았습니다.
은퇴가 가장 경제적이지 않은 많은 단위를 제거했지만 나머지 석탄 함대는 노인입니다. 표 2 에서 볼 수 있듯이 석탄 용량의 9%만이 20 세 미만이고 60%이상이 40 세 이상입니다.
가변 생산 비용 및 공장 이용
그림 4 는 2007-2019 기간 동안 연료 가격,가변 운영 비용(아래에서 자세히 설명)및 열효율의 결합 된 효과가 석탄과 천연 가스 생산 비용 간의 경쟁 균형을 어떻게 변화 시켰는지 보여줍니다. 다시 한 예로 이 영역을 사용합니다. 차트의 막대는 에프 클래스 및 하 유형 결합 사이클에 대한 가변 생산 비용(백만 달러 당 달러)을 나타냅니다. 이 라인은 위에서 설명한 세 가지 범주의 석탄 단위에 대한 가변 생산 비용을 나타냅니다.
그림 4 에 표시된 비용은 추정 가변 운영 및 유지 보수 비용과 현물 연료 가격의 합계입니다. 이들은 경제적 파견 결정에 사용되는 한계 비용 유형입니다. 석탄의 변동 원가 입지가 악화됨에 따라 석탄은 파견 명령에서 핵융합 발전소에 뒤쳐졌으며 석탄 발전소 이용률은 하락했다. 2005 년 석탄의 평균 용량 계수는 결합 된 사이클의 31%에 비해 72%였습니다. 2019 년까지 석탄이 48%,석탄이 57%에 달했다.
석탄의 위치는 계속 악화되고 있습니다. 2020 년 4 월 석탄의 평균 수용 인수는 25.5%였고,석탄 수용 인수는 47.3%로 두 배나 높았다.
가변 및 고정 운영 비용
한계 생산 비용은 석탄 발전소의 사용 감소 및 퇴직을 설명하는 데 도움이됩니다. 그러나 더 완전한 설명은 비 연료 운영 비용의 영향을 포함해야합니다. 이 두 가지 범주로 분류:
- 오염 제어 장비에 사용되는 소모품과 같이 공장 생산량에 따라 매우 다양한 가변 운영 및 유지 보수 비용.
- 고정 운영 및 유지 보수 비용,직원 급여 및 예정된 계약 유지 보수와 같이 생산량에 따라 직접 달라지지 않습니다. 실질적으로 폼을 줄이기 위해 공장 확장 콜드 셧다운 또는 은퇴에 투입 될 필요가 비용.
석탄발전소 비용 추정치는 석탄발전소 및 원자력 발전소의 비용과 유사하며,경쟁 균형의 주요 요인은 아니다. 예를 들어,투자 하우스 라자드는 정기적으로 발전소 비용의 업데이트 견적을 게시합니다. 가장 최근의 추정치는 백만 달러 당 3.00 달러에서 3.75 달러,석탄 발전소는 백만 달러 당 2.75 달러에서 5.00 달러로 추정된다. 예를 들어,그림 5 에 표시된 예제에서는 연료비 당 약$17 에서$22 입니다.
그러나,킬로와트당 달러로 표현된 폼의 가치는 폼의 비용의 중요성을 전달하지 못할 수 있다. 석탄 단위 라자드 범위의 중간,킬로와트 당$61.25 년,500 백만와트 단위$30.6 만 달러의 연간 현금 지출로 변환합니다. 석탄에 대한 높은 비용은 대형 보일러,분쇄기,다양한 오염 제어 장비,벌크 자재 취급 시설 및 재 처리 시설을 포함하여 석탄 기술의 광범위하고 기계적으로 복잡한 특성을 반영합니다. 석탄 발전소는 매년 수백만 톤의 고체 연료를 처리하는 데 필요한 유지 보수 집약적 인 장비에 의존하지 않습니다.
비용 회수:플랜트 활용이 핵심
발전소는 전력 판매에서 고정 비용을 회수해야 경제적으로 실행 가능합니다. 공장 높은 활용 하는 경우 그것은 많은 생산 됩니다. 이를 통해 화력발전소당 비용을 절감하고 플랜트가 상대적으로 낮은 전력 가격으로 이러한 비용을 회수할 수 있습니다.
그러나 발전소의 사용률이 좋지 않으면 고정 비용이 더 적게 분산되어야합니다. 이 경우,당 원가가 상승하고 플랜트는 모든 비용을 충당하기 위해 더 높은 전력 가격을 요구합니다.
석탄 발전소 운영의 높은 고정 비용이 상대적으로 높은 가변(파견)비용과 교차하면 그 효과는 치명적일 수 있습니다. 이는 그림 5 에 나와 있습니다.
도면의 좌측에 나타난 바와 같이,70%(기저 적재량)용량 인자로 운영되는 석탄 플랜트는 할당 된 생산량을 포함한 총 생산 원가가 35.40 달러이다. 그러나 이 공장은 운영비 약 25%의 가변적 비용을 가지고 있기 때문에(25.41 달러 대 20.45 달러),석탄 발전소가 기저 로드로 파견되지 않을 가능성이 있습니다. 용량 계수가 35%로 반으로 줄이면 복구해야하는 고정 비용은$9.99 에서$19 로 두 배가됩니다.백만 달러 당 98 달러와 완전히 할당 된 비용 풍선은 백만 달러 당 45 달러 이상입니다.
이 그림의 오른쪽에 표시된 국제협력단 비용은 석탄발전소가 직면한 어려운 경제투쟁을 보여준다. 석탄발전소 당$9.99 에서$19.98 의 일부분인 백만원당$2.00 에서$4.00 에 불과합니다. 그 결과,원자력 발전소는 모든 비용을 회수하기 위해 원자력 발전소당 약$22 에서$24 의 전력 가격을 필요로하며,석탄 발전소보다 약$13 에서$23 입니다. 국제협력기구의 낮은 비용은 시장 가격을 낮추는 경향이 있어 석탄 발전소가 고정 비용을 회수하고 석탄을 퇴직하기가 어렵거나 불가능할 것이다.
석탄의 끝?
석탄 발전의 문제는 석탄과의 전쟁이 아니라 석탄 화력 발전의 비용이다. 석탄 생성은 파쇄 천연 가스를 연소 현대 결합 사이클 식물에 비해 너무 비싸다. 이 상황이 바뀔 수 있습니까?
코로나 위기는 파쇄 개척자 인 체사 피크 에너지를 포함한 많은 가스 생산자들의 잘 알려진 붕괴로 이어졌다. 그러나 이것이 천연 가스 생산 및 가격 동향의 장기적인 반전으로 이어질 것이라고 믿을 이유가 없습니다. 파쇄 기술과 지상의 가스 매장량은 사라지지 않을 것입니다. 가스 사용을 줄이기위한 최근의 공공 이니셔티브는 생산자가 가장 낮은 비용과 가장 생산적인 매장량에 집중하고 기술을 더욱 개선하도록합니다. 천연 가스 가격은 수십 년 동안 변동성 이었지만 가격의 세속적 인 증가 또는 공급 부족을 예상 할 강력한 이유는 없습니다.
현대의 복합 사이클 플랜트는 미국의 석탄 화력 발전 함대의 대부분을 구성하는 본질적으로 오래된 아 임계 단위보다 훨씬 효율적입니다. 심지어 가장 진보 된 미국 발전소조차도 복합 사이클 효율과 일치 할 수 없으며,어떤 경우에도 전력 회사 나 규제 당국도 새로운 석탄 발전소에 투자 할 식욕이 없습니다. 또한,풍력 및 태양 광 발전과 배터리의 결합은 석탄(및 가스)에 대한 새로운 저비용 경쟁자를 제공합니다.
방 안의 코끼리는 물론 화석 연료 사용에 대한 기후 관련 제한의 가능성이다. 훨씬 더 큰 이산화탄소 배출자 인 석탄이 천연 가스보다 먼저 판자를 걸을 것이라고 가정하는 것은 공정한 것 같습니다. 요약하면,업계를 지원하기위한 정부의 개입이 부족하여 미국에서 석탄 화력 발전 시대가 끝날 것입니다. 경제학은 석탄에 대해 논쟁한다.